JP4991947B1 - Magnetic disk drive with microactuator - Google Patents
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Abstract
【課題】マイクロアクチュエータのヒステリシス特性に適合したシーク動作を実現する。
【解決手段】磁気ディスク装置のサーボコントローラは、マイクロアクチュエータ（ＭＡ）推定器とＶＣＭアクチュエータ（ＶＣＭＡ）コントローラとフィルタと加算器とを具備する。ＭＡ推定器は、マイクロアクチュエータ（ＭＡ）に与えられるべき操作量からＭＡの第１の変位を推定する。ＶＣＭＡコントローラは、目標トラックとヘッドの位置及び推定された第１の変位から推定されるＶＣＭアクチュエータ（ＶＣＭＡ）の位置との間の位置誤差に基づいて、ＶＣＭＡを制御する。フィルタは、所定のシーク動作におけるＶＣＭＡの状態から、ＭＡのヒステリシスによるＭＡの変位の遅れに対応するＶＣＭＡの位置を推定し、推定された位置からＭＡの前記遅れの変位である第２の変位を推定する。加算器は、推定された第２の変位をＭＡの入力に加算する
【選択図】 図２To achieve a seek operation adapted to the hysteresis characteristics of a microactuator.
A servo controller of a magnetic disk device includes a microactuator (MA) estimator, a VCM actuator (VCMA) controller, a filter, and an adder. The MA estimator estimates the first displacement of the MA from the operation amount to be given to the microactuator (MA). The VCMA controller controls the VCMA based on the position error between the target track and the position of the head and the position of the VCM actuator (VCMA) estimated from the estimated first displacement. The filter estimates the position of the VCMA corresponding to the delay of the displacement of the MA due to the hysteresis of the MA from the state of the VCMA in a predetermined seek operation, and calculates the second displacement that is the displacement of the delay of the MA from the estimated position. presume. The adder adds the estimated second displacement to the input of the MA.
Description
本発明の実施形態は、マイクロアクチュエータを備えた磁気ディスク装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a magnetic disk device including a microactuator.
近年、磁気ディスク装置の高容量化に伴い、高トラック密度化が進んでいる。高トラック密度化により、高精度なヘッド位置決めがますます要求されている。この高精度なヘッド位置決めのためには、ヘッド位置決め制御における高速応答性を向上すること、つまり制御周波数帯域を高くすることが必要となる。そこで、最近は、ボイスコイルモータアクチュエータ（ＶＣＭアクチュエータ）に加えて、高周波数の追従性に優れたマイクロアクチュエータを備えた磁気ディスク装置、つまり２段アクチュエータ（Dual Stage Actuator: ＤＳＡ）構造を適用した磁気ディスク装置が提案されている。 In recent years, with an increase in capacity of a magnetic disk device, a higher track density has been advanced. With higher track density, highly accurate head positioning is increasingly required. For this highly accurate head positioning, it is necessary to improve high-speed response in head positioning control, that is, to increase the control frequency band. Therefore, recently, in addition to a voice coil motor actuator (VCM actuator), a magnetic disk device equipped with a microactuator with excellent high-frequency followability, that is, a magnetic device employing a dual stage actuator (DSA) structure. Disk devices have been proposed.
マイクロアクチュエータは、当該マイクロアクチュエータを構成する素子（例えば圧電素子）に電圧が印加されることにより駆動される。マイクロアクチュエータの変位は、電圧が増加する方向に当該マイクロアクチュエータに電圧が印加される場合と、電圧が減少する方向に当該マイクロアクチュエータに電圧が印加される場合とで異なる。つまり、マイクロアクチュエータは、印加される電圧に対してヒステリシス特性を有している。 The microactuator is driven by applying a voltage to an element (for example, a piezoelectric element) constituting the microactuator. The displacement of the microactuator is different between when the voltage is applied to the microactuator in the direction in which the voltage increases and when the voltage is applied to the microactuator in the direction in which the voltage decreases. That is, the microactuator has a hysteresis characteristic with respect to the applied voltage.
マイクロアクチュエータのヒステリシス特性は、ＶＣＭアクチュエータ及びマイクロアクチュエータを併用して目標トラックにヘッドを移動するためのシーク動作に影響を及ぼす。 The hysteresis characteristic of the microactuator affects the seek operation for moving the head to the target track using both the VCM actuator and the microactuator.
本発明の目的は、マイクロアクチュエータのヒステリシス特性に適合したシーク動作を実現できるマイクロアクチュエータを備えた磁気ディスク装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a magnetic disk device including a microactuator that can realize a seek operation adapted to the hysteresis characteristics of the microactuator.
実施形態によれば、磁気ディスク装置は、ＶＣＭアクチュエータと、マイクロアクチュエータと、サーボコントローラとを具備する。前記ＶＣＭアクチュエータは、ヘッドを粗動させる。前記マイクロアクチュエータは、前記ヘッドを微動させる。前記サーボコントローラは、前記ＶＣＭアクチュエータ及び前記マイクロアクチュエータを併用して前記ヘッドを目標トラックに移動させるための所定のシーク動作を制御する。前記サーボコントローラは、マイクロアクチュエータコントローラと、マイクロアクチュエータ推定器と、ＶＣＭアクチュエータコントローラと、フィルタと、加算器とを具備する。前記マイクロアクチュエータコントローラは、前記目標トラックまたは前記マイクロアクチュエータに対応する第１の目標軌道と前記ヘッドの位置との間の位置誤差に基づいて、前記マイクロアクチュエータを制御する。前記マイクロアクチュエータ推定器は、前記マイクロアクチュエータに与えられるべき第１の操作量から線形モデルにより前記マイクロアクチュエータの第１の変位を推定する。前記ＶＣＭアクチュエータコントローラは、前記目標トラックまたは前記ＶＣＭアクチュエータに対応する第２の目標軌道と前記ヘッドの位置及び前記推定された第１の変位から推定される前記ＶＣＭアクチュエータの位置との間の位置誤差に基づいて、前記ＶＣＭアクチュエータを制御する。前記フィルタは、前記所定のシーク動作における前記ＶＣＭアクチュエータの状態から、前記マイクロアクチュエータのヒステリシスによる前記マイクロアクチュエータの変位の遅れに対応する前記ＶＣＭアクチュエータの位置を推定し、前記推定された位置から前記マイクロアクチュエータの前記遅れの変位である第２の変位を推定する。前記加算器は、前記推定された第２の変位または前記推定された第２の変位に対応する第２の操作量を、前記マイクロアクチュエータコントローラの入力または前記マイクロアクチュエータの入力に加算する。 According to the embodiment, the magnetic disk device includes a VCM actuator, a microactuator, and a servo controller. The VCM actuator coarsely moves the head. The microactuator finely moves the head. The servo controller controls a predetermined seek operation for moving the head to a target track using the VCM actuator and the microactuator together. The servo controller includes a microactuator controller, a microactuator estimator, a VCM actuator controller, a filter, and an adder. The microactuator controller controls the microactuator based on a position error between the target track or the first target trajectory corresponding to the microactuator and the position of the head. The microactuator estimator estimates a first displacement of the microactuator by a linear model from a first operation amount to be given to the microactuator. The VCM actuator controller includes a positional error between the target track or a second target trajectory corresponding to the VCM actuator and the position of the head and the position of the VCM actuator estimated from the estimated first displacement. Based on the above, the VCM actuator is controlled. The filter estimates a position of the VCM actuator corresponding to a delay in displacement of the microactuator due to hysteresis of the microactuator from a state of the VCM actuator in the predetermined seek operation, and the micrometer from the estimated position. A second displacement which is the delayed displacement of the actuator is estimated. The adder adds the estimated second displacement or a second operation amount corresponding to the estimated second displacement to an input of the microactuator controller or an input of the microactuator.
以下、実施の形態につき図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態に係る磁気ディスク装置の典型的な構成を示すブロック図である。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a typical configuration of the magnetic disk apparatus according to the first embodiment.
図１に示す磁気ディスク装置（ＨＤＤ）は、ディスク（磁気ディスク）１１と、ヘッド（磁気ヘッド）１２と、スピンドルモータ（ＳＰＭ）１３と、ＶＣＭアクチュエータ（ＶＣＭＡ）１４と、マイクロアクチュエータ（ＭＡ）１５と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１６と、ドライバＩＣ１７と、ヘッドＩＣ１８と、リードチャネル（ＲＤＣ）１９と、コントローラ２０とを備えている。 A magnetic disk device (HDD) shown in FIG. 1 includes a disk (magnetic disk) 11, a head (magnetic head) 12, a spindle motor (SPM) 13, a VCM actuator (VCMA) 14, and a microactuator (MA) 15. A voice coil motor (VCM) 16, a driver IC 17, a head IC 18, a read channel (RDC) 19, and a controller 20.
ディスク１１は磁気記録媒体である。ディスク１１の例えば一方の面は、データが磁気記録される記録面をなしている。ディスク１１はＳＰＭ１３によって高速に回転させられる。ＳＰＭ１３は、ドライバＩＣ１７から供給される例えば駆動電流により駆動される。 The disk 11 is a magnetic recording medium. For example, one surface of the disk 11 forms a recording surface on which data is magnetically recorded. The disk 11 is rotated at high speed by the SPM 13. The SPM 13 is driven by, for example, a drive current supplied from the driver IC 17.
ヘッド１２はディスク１１の記録面に対応して配置される。ヘッド１２は、図示せぬリード素子及びライト素子を備えている。ヘッド１２は、ディスク１１へのデータの書き込み及びディスク１１からのデータの読み出しに用いられる。図１の構成では、単一枚のディスク１１を備えたＨＤＤを想定している。しかし、ディスク１１が複数枚積層配置されたＨＤＤであっても構わない。また、図１の構成では、ディスク１１の一方の面が記録面をなしている。しかし、ディスク１１の両面がいずれも記録面をなし、両記録面にそれぞれ対応してヘッドが配置されても構わない。 The head 12 is arranged corresponding to the recording surface of the disk 11. The head 12 includes a read element and a write element (not shown). The head 12 is used for writing data to the disk 11 and reading data from the disk 11. In the configuration of FIG. 1, an HDD including a single disk 11 is assumed. However, it may be an HDD in which a plurality of disks 11 are stacked. In the configuration of FIG. 1, one surface of the disk 11 forms a recording surface. However, both sides of the disk 11 may form recording surfaces, and heads may be arranged corresponding to both recording surfaces.
ＶＣＭＡ１４はアーム１４０を備えている。ヘッド１２は、ＶＣＭＡ１４のアーム１４０から延出したサスペンション１４１の先端（より詳細には、サスペンション１４１の先端に備えられたヘッドスライダ）に取り付けられている。 The VCMA 14 includes an arm 140. The head 12 is attached to the tip of a suspension 141 (more specifically, a head slider provided at the tip of the suspension 141) extending from the arm 140 of the VCMA 14.
サスペンション１４１（より詳細には、サスペンション１４１とヘッドスライダとの間）には更に、ＭＡ１５が取り付けられている。このように、図１に示すＨＤＤは、ＶＣＭＡ１４及びＭＡ１５を備えた２段アクチュエータ構造（以下、ＤＳＡ構造と称する）を適用している。 An MA 15 is further attached to the suspension 141 (more specifically, between the suspension 141 and the head slider). As described above, the HDD shown in FIG. 1 employs a two-stage actuator structure (hereinafter referred to as a DSA structure) including the VCMA 14 and the MA 15.
ＭＡ１５は、後述するサーボコントローラ２２からドライバＩＣ１７を介して与えられる操作量ｕM（より詳細には、操作量ｕMによって指定される駆動電圧）に応じて駆動する。これによりＭＡ１５は、対応するヘッド１２を微動させる。以下の説明では、煩雑さを避けるために、操作量ｕMが、ＭＡ１５に印加される駆動電圧（ＭＡ電圧）であるものとする。 The MA 15 is driven in accordance with an operation amount u M (more specifically, a drive voltage specified by the operation amount u M ) given from a servo controller 22 described later via the driver IC 17. As a result, the MA 15 slightly moves the corresponding head 12. In the following description, in order to avoid complication, it is assumed that the operation amount u M is a drive voltage (MA voltage) applied to the MA 15.
ＶＣＭＡ１４は枢軸１４２の回りで回動自在に支持されている。ＶＣＭＡ１４はＶＣＭ１６を備えている。ＶＣＭ１６は、ＶＣＭＡ１４の駆動源である。ＶＣＭ１６は、サーボコントローラ２２からドライバＩＣ１７を介して与えられる操作量ｕV（より詳細には、操作量ｕVによって指定される駆動電流）に応じて駆動して、ＶＣＭＡ１４を枢軸１４２の回りに回動させる。つまりＶＣＭ１６は、ＶＣＭＡ１４のアーム１４０を、ディスク１１の半径方向に移動させる。これによりヘッド１２も、ディスク１１の半径方向に移動させられる。以下の説明では、煩雑さを避けるために、操作量ｕVが、ＶＣＭ１６（ＶＣＭＡ１４）に供給される駆動電流であるものとする。 The VCMA 14 is supported so as to be rotatable around a pivot 142. The VCMA 14 includes a VCM 16. The VCM 16 is a drive source for the VCMA 14. The VCM 16 is driven according to an operation amount u V (more specifically, a drive current specified by the operation amount u V ) given from the servo controller 22 via the driver IC 17, and rotates the VCMA 14 around the pivot 142. Move. That is, the VCM 16 moves the arm 140 of the VCMA 14 in the radial direction of the disk 11. As a result, the head 12 is also moved in the radial direction of the disk 11. In the following description, in order to avoid complexity, it is assumed that the operation amount u V is a drive current supplied to the VCM 16 (VCMA 14).
ドライバＩＣ１７は、サーボコントローラ２２の制御に従い、ＳＰＭ１３と、ＶＣＭ１６（ＶＣＭＡ１４）と、ＭＡ１５とを駆動する。ヘッドＩＣ１８はヘッドアンプとも呼ばれており、ヘッド１２により読み出された信号（つまりリード信号）を増幅する。ヘッドＩＣ１８はまた、ＲＤＣ１９から出力されるライトデータをライト電流に変換してヘッド１２に出力する。 The driver IC 17 drives the SPM 13, the VCM 16 (VCMA 14), and the MA 15 under the control of the servo controller 22. The head IC 18 is also called a head amplifier, and amplifies a signal (that is, a read signal) read by the head 12. The head IC 18 also converts write data output from the RDC 19 into a write current and outputs it to the head 12.
ＲＤＣ１９はリード／ライトに関連する信号を処理する。即ちＲＤＣ１９は、ヘッドＩＣ１８によって増幅されたリード信号をデジタルデータに変換し、このデジタルデータからリードデータを復号する。ＲＤＣ１９はまた、上記デジタルデータからサーボデータ（サーボパターン）を抽出する。ＲＤＣ１９はまた、コントローラ２０から転送されるライトデータを符号化し、この符号化されたライトデータをヘッドＩＣ１８に転送する。 The RDC 19 processes signals related to read / write. That is, the RDC 19 converts the read signal amplified by the head IC 18 into digital data, and decodes the read data from this digital data. The RDC 19 also extracts servo data (servo pattern) from the digital data. The RDC 19 also encodes the write data transferred from the controller 20 and transfers the encoded write data to the head IC 18.
コントローラ２０は、ホストコントローラ２１、サーボコントローラ２２及びメモリ部２３を備えている。
ホストコントローラ２１は、ホストと当該ホストコントローラ２１との間で外部インターフェース（ストレージインタフェース）を介して信号を授受する。具体的には、ホストコントローラ２１は、ホストから外部インターフェースを介して転送されるコマンド（ライトコマンド、リードコマンド等）を受信する。ホストコントローラ２１はまた、ホストと当該ホストコントローラ２１との間のデータ転送を制御する。
The controller 20 includes a host controller 21, a servo controller 22, and a memory unit 23.
The host controller 21 exchanges signals between the host and the host controller 21 via an external interface (storage interface). Specifically, the host controller 21 receives a command (write command, read command, etc.) transferred from the host via the external interface. The host controller 21 also controls data transfer between the host and the host controller 21.
サーボコントローラ２２は、ヘッド１２を、ディスク１１上の目標位置に位置付ける際の粗調整のために、ドライバＩＣ１７を介してＶＣＭ１６を制御する。ここで、ＶＣＭ１６を制御することは、当該ＶＣＭ１６を備えたＶＣＭＡ１４を制御することと等価である。サーボコントローラ２２は更に、ヘッド１２の位置を微調整するために、ドライバＩＣ１７を介してＭＡ１５を制御する。またサーボコントローラ２２は、ＶＣＭＡ１４及びＭＡ１５を併用してヘッド１２を目標トラックに移動させるための所定のシーク動作を制御する。所定のシーク動作については後述する。 The servo controller 22 controls the VCM 16 via the driver IC 17 for coarse adjustment when the head 12 is positioned at the target position on the disk 11. Here, controlling the VCM 16 is equivalent to controlling the VCMA 14 including the VCM 16. The servo controller 22 further controls the MA 15 via the driver IC 17 in order to finely adjust the position of the head 12. The servo controller 22 controls a predetermined seek operation for moving the head 12 to the target track using the VCMA 14 and the MA 15 together. The predetermined seek operation will be described later.
第１の実施形態において、ホストコントローラ２１及びサーボコントローラ２２は、それぞれＣＰＵ（図示せず）を備えている。ＣＰＵは、後述するＦＲＯＭ２３ａに格納されている、ホストコントローラ２１及びサーボコントローラ２２のためのそれぞれの制御プログラムを実行することにより、ホストコントローラ２１及びサーボコントローラ２２としての機能を実現している。なお、単一のＣＰＵが、ホストコントローラ２１及びサーボコントローラ２２のためのそれぞれの制御プログラムを時分割で実行しても構わない。 In the first embodiment, each of the host controller 21 and the servo controller 22 includes a CPU (not shown). The CPU realizes functions as the host controller 21 and the servo controller 22 by executing respective control programs for the host controller 21 and the servo controller 22 stored in the FROM 23a described later. A single CPU may execute the control programs for the host controller 21 and the servo controller 22 in a time-sharing manner.
メモリ部２３は、フラッシュＲＯＭ（以下、ＦＲＯＭと称する）２３ａ及びＲＡＭ２３ｂを備えている。ＦＲＯＭ２３ａは書き換え可能な不揮発性メモリである。ＦＲＯＭ２３ａには、ホストコントローラ２１及びサーボコントローラ２２を含むコントローラ２０の機能を実現するための制御プログラム（ファームウェア）が予め格納されている。ＲＡＭ２３ｂの記憶領域の少なくとも一部は、ホストコントローラ２１及びサーボコントローラ２２のための作業領域として用いられる。なお、図１では簡略化のために、コントローラ２０が一般に備えているディスクコントローラが省略されている。ディスクコントローラは、ディスク１１へのデータの書き込み及び及びディスク１１からのデータの読み出しを制御する。 The memory unit 23 includes a flash ROM (hereinafter referred to as FROM) 23a and a RAM 23b. The FROM 23a is a rewritable nonvolatile memory. In the FROM 23a, a control program (firmware) for realizing the functions of the controller 20 including the host controller 21 and the servo controller 22 is stored in advance. At least a part of the storage area of the RAM 23 b is used as a work area for the host controller 21 and the servo controller 22. In FIG. 1, a disk controller generally provided in the controller 20 is omitted for simplification. The disk controller controls data writing to the disk 11 and data reading from the disk 11.
図２は、第１の実施形態で適用されるサーボコントローラ２２の典型的な構成を示すブロック図である。
サーボコントローラ２２は、ヘッド１２を目標トラックの目標位置に位置付けるために、ディスク１１に記録されているサーボデータに基づいて、ＶＣＭ１６（間接的には、ＶＣＭ１６によって駆動されるＶＣＭＡ１４）とＭＡ１５とを制御する。つまりサーボコントローラ２２は、フィードバック制御によってＶＣＭＡ１４を制御することにより、ヘッド１２の位置を粗調整する。サーボコントローラ２２はまた、フィードバック制御によってＭＡ１５を制御することにより、ヘッド１２の位置を微調整する。このように、ＭＡ１５及びＶＣＭＡ１４は、フィードバック制御系における制御対象である。そこで図２では、ＶＣＭＡ１４がＰV(s)のように表記され、ＭＡ１５がＰM(s)のように表記されている。
FIG. 2 is a block diagram showing a typical configuration of the servo controller 22 applied in the first embodiment.
The servo controller 22 controls the VCM 16 (indirectly, the VCMA 14 driven by the VCM 16) and the MA 15 based on the servo data recorded on the disk 11 in order to position the head 12 at the target position of the target track. To do. That is, the servo controller 22 roughly adjusts the position of the head 12 by controlling the VCMA 14 by feedback control. The servo controller 22 also finely adjusts the position of the head 12 by controlling the MA 15 by feedback control. Thus, MA15 and VCMA14 are control objects in the feedback control system. Therefore, in FIG. 2, VCMA 14 is represented as P V (s), and MA 15 is represented as P M (s).
サーボコントローラ２２は、減算器２２１、ＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２、ＭＡモデル（Ｅ）２２３、加算器２２４、及びＶＣＭＡコントローラ（ＣV(s)）２２５、フィルタ（Ｑ(s)）２２６、加算器２２７及びスイッチ２２８を備えている。 The servo controller 22 includes a subtracter 221, an MA controller (C M (s)) 222, an MA model (E) 223, an adder 224, a VCMA controller (C V (s)) 225, and a filter (Q (s)). 226, an adder 227, and a switch 228.
図２において、加算点２２０における記号ｙは、ヘッド１２のディスク１１上の位置（ヘッド位置）を示す。ここで、ＶＣＭＡ（ＰV(s)）１４の位置をｙVとし、ＭＡ（ＰM(s)）１５の変位をｙMとする。この場合、位置ｙVと変位ｙMとの和（ｙV＋ｙM）が、加算点２２０においてヘッド位置ｙとして観測される。ヘッド位置ｙは、ＲＤＣ１９によって所定のサンプリング周期で抽出されるサーボデータに基づいて検出される。 In FIG. 2, the symbol y at the addition point 220 indicates the position of the head 12 on the disk 11 (head position). Here, the position of the VCMA (P V (s)) 14 is y V and the displacement of the MA (P M (s)) 15 is y M. In this case, the sum (y V + y M ) of the position y V and the displacement y M is observed as the head position y at the addition point 220. The head position y is detected based on servo data extracted by the RDC 19 at a predetermined sampling period.
減算器２２１は、ヘッド位置ｙの目標位置ｒとの差分を位置誤差ｅ（＝ｒ−ｙ）として算出する。ＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２は、位置誤差ｅに基づいて、ＭＡ（ＰM(s)）１５に与えられるべき操作量を生成する。 The subtractor 221 calculates a difference between the head position y and the target position r as a position error e (= r−y). The MA controller (C M (s)) 222 generates an operation amount to be given to the MA (P M (s)) 15 based on the position error e.
ＭＡモデル（Ｅ）２２３は線形モデルであり、ＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２によって生成された操作量に基づいてＭＡ１５の変位（より詳細には、ＶＣＭＡ１４に対する相対的な変位）を推定するのに用いられる。つまりＭＡモデル（Ｅ）２２３は、線形モデルによりＭＡ１５の変位を推定するＭＡ推定器として用いられる。 The MA model (E) 223 is a linear model, and estimates the displacement of the MA 15 (more specifically, the relative displacement with respect to the VCMA 14) based on the operation amount generated by the MA controller (C M (s)) 222. Used for That is, the MA model (E) 223 is used as an MA estimator that estimates the displacement of the MA 15 using a linear model.
加算器２２４は、減算器２２１によって算出された位置誤差ｅ（＝ｒ−ｙ＝ｒ−ｙV−ｙM）にＭＡモデル２２３によって推定されたＭＡ１５の変位を加算する。もし、推定されたＭＡ１５の変位が実際の変位ｙMに一致するならば、加算器２２４は位置誤差ｅに推定されたＭＡ１５の変位を加算することにより、ＶＣＭＡ１４の位置ｙVの目標値ｒとの差分（ｒ−ｙV）を算出することになる。つまり、ヘッド１２の位置ｙと推定されたＭＡ１５の変位とから、ＶＣＭＡ１４の位置ｙVが推定されることになる。加算器２２４の加算結果は、ＶＣＭＡコントローラ（ＣV(s)）２２５の入力に与えられる。これにより、ＶＣＭＡ１４とＭＡ１５とは、非干渉化される。つまりサーボコントローラ２２は、ＶＣＭＡ（ＰV(s)）１４及びＭＡ（ＰM(s)）１５に関し、非干渉系を構成する。ＶＣＭＡコントローラ（ＣV(s)）２２５は、ＶＣＭＡ１４に与える操作量ｕVを、加算器２２４の加算結果に基づいて生成する。 The adder 224 adds the displacement of the MA 15 estimated by the MA model 223 to the position error e (= ry = ry− V− y M ) calculated by the subtractor 221. If the estimated displacement of the MA 15 matches the actual displacement y M , the adder 224 adds the estimated displacement of the MA 15 to the position error e to obtain the target value r of the position y V of the VCMA 14. The difference (r−y V ) is calculated. That is, the position y V of the VCMA 14 is estimated from the position y of the head 12 and the estimated displacement of the MA 15. The addition result of the adder 224 is given to the input of the VCMA controller (C V (s)) 225. Thereby, VCMA14 and MA15 are made non-interfering. That servo controller 22 relates VCMA (P V (s)) 14 and MA (P M (s)) 15, constituting the non-interference system. The VCMA controller (C V (s)) 225 generates an operation amount u V to be given to the VCMA 14 based on the addition result of the adder 224.
ところで、ＭＡ１５の変位は、例えば相対位置センサにより検出することも可能である。しかし、相対位置センサは高価格である。このため、上述のようＭＡモデル（Ｅ）２２３によってＭＡ１５の変位を推定するのが一般的である。また、ＭＡモデル２２３には、ＭＡ１５に印加される電圧（以下、ＭＡ電圧と称する）Ｖｉｎの増加及び減少に対するＭＡ１５の変位の関係が直線となる線形モデルが用いられるのも一般的である。 By the way, the displacement of the MA 15 can be detected by, for example, a relative position sensor. However, the relative position sensor is expensive. For this reason, it is general to estimate the displacement of the MA 15 by the MA model (E) 223 as described above. Further, as the MA model 223, a linear model in which the relationship of the displacement of the MA 15 with respect to the increase and decrease of the voltage applied to the MA 15 (hereinafter referred to as the MA voltage) Vin is a straight line is generally used.
周知のように、ＭＡ１５はＶＣＭＡ１４よりも応答速度が速い。そこで、ＭＡ１５を用いてヘッド１２を目標トラックに移動させるならば、シーク時間を短縮することができる。但し、ＭＡ１５を用いてヘッド１２をディスク１１の半径方向に移動させることが可能な距離、いわゆるシーク距離は、ＭＡ１５が駆動可能な範囲に限られる。ＭＡ１５が駆動可能な範囲は、ＶＣＭＡ１４と異なって極めて狭い。 As is well known, the MA 15 has a faster response speed than the VCMA 14. Therefore, if the head 12 is moved to the target track using the MA 15, the seek time can be shortened. However, the distance at which the head 12 can be moved in the radial direction of the disk 11 using the MA 15, the so-called seek distance, is limited to the range in which the MA 15 can be driven. Unlike the VCMA 14, the range in which the MA 15 can be driven is extremely narrow.
そこで第１の実施形態では、ディスク１１の半径方向に１トラック（より詳細には、１トラック幅）だけヘッド１２を移動させるシーク動作（つまり１トラックシーク動作）に、ＭＡ１５が利用される。ＭＡ１５（ＭＡ１５及びＶＣＭＡ１４）を用いてシーク動作を行う場合、ＭＡ１５よりも応答速度の遅いＶＣＭＡ１４は、当該ＭＡ１５から遅れて目標トラックに到達することになる。 Therefore, in the first embodiment, the MA 15 is used for a seek operation (that is, a one-track seek operation) for moving the head 12 by one track (more specifically, one track width) in the radial direction of the disk 11. When performing a seek operation using the MA 15 (MA 15 and VCMA 14), the VCMA 14 having a response speed slower than the MA 15 reaches the target track with a delay from the MA 15.
図３は、ＭＡ１５のヒステリシス特性を考慮せずに、ＶＣＭＡ１４よりも先にＭＡ１５を目標トラックへ１トラックだけ移動させるシーク動作（１トラックシーク動作）が実行される場合における、時間（より詳細にはシーク動作開始時からの経過時間）に対する、ＶＣＭＡ１４、ＭＡ１５及びヘッド１２のそれぞれの位置を示す。ここでは、ヘッド１２がトラックＴに位置付けられている状態で、当該ヘッド１２を目標トラックであるトラックＴ＋１に移動させるものとする。 FIG. 3 shows the time (more specifically, when a seek operation (one track seek operation) for moving the MA 15 to the target track by one track before the VCMA 14 is performed without considering the hysteresis characteristic of the MA 15. The respective positions of the VCMA 14, MA 15 and the head 12 with respect to the elapsed time from the start of the seek operation) are shown. Here, it is assumed that the head 12 is moved to the track T + 1 which is the target track while the head 12 is positioned on the track T.
図３において、曲線３１及び３２は、それぞれ、時間に対するＶＣＭＡ１４の位置及びＭＡ１５の位置を示す。曲線３３は、時間に対するヘッド１２の位置を示す。図３では、ＶＣＭＡ１４、ＭＡ１５及びヘッド１２のそれぞれの位置は、１トラックシーク動作開始時における当該ＶＣＭＡ１４、ＭＡ１５及びヘッド１２のそれぞれの位置を基準（０）とする相対位置で示されている。図３において位置の単位はトラックである。例えば、位置１、位置０．５は、それぞれ、基準位置０から１トラック（１トラック幅）だけずれた位置、１／２トラックだけずれた位置を示す。したがって、図３において、例えば基準位置０は、１トラックシーク動作開始前にヘッド１２が位置しているトラックＴの位置に対応し、位置１は目標トラックＴ＋１の位置に対応する。 In FIG. 3, curves 31 and 32 show the position of VCMA 14 and the position of MA 15 with respect to time, respectively. A curve 33 shows the position of the head 12 with respect to time. In FIG. 3, the positions of the VCMA 14, MA 15 and the head 12 are shown as relative positions with the respective positions of the VCMA 14, MA 15 and the head 12 at the start of the one-track seek operation as a reference (0). In FIG. 3, the unit of position is a track. For example, position 1 and position 0.5 indicate a position shifted from the reference position 0 by 1 track (1 track width) and a position shifted by 1/2 track, respectively. Therefore, in FIG. 3, for example, the reference position 0 corresponds to the position of the track T where the head 12 is positioned before the start of the one-track seek operation, and the position 1 corresponds to the position of the target track T + 1.
図３から明らかなように、曲線３２によって示されるＭＡ１５の位置は、当該ＭＡ１５の高速応答性により、ＶＣＭＡ１４に比べて極めて短時間で「１」に近付く。つまりＭＡ１５は高速で目標トラックに近付く。このようにＭＡ１５を高速で目標トラックに近付けるために、ＭＡ１５にはシーク動作開始時から大きなＭＡ電圧が印加される。このＭＡ電圧は、ＭＡ１５が目標トラックに近付くにつれて小さくなる。 As apparent from FIG. 3, the position of the MA 15 indicated by the curve 32 approaches “1” in a very short time compared to the VCMA 14 due to the high-speed response of the MA 15. That is, the MA 15 approaches the target track at high speed. Thus, in order to bring MA 15 close to the target track at high speed, a large MA voltage is applied to MA 15 from the start of the seek operation. This MA voltage decreases as MA 15 approaches the target track.
一般にＭＡ１５は、ＭＡ電圧に対してヒステリシス特性を有している。図４は、ＭＡ１５のヒステリシス特性の例を示す。図４において曲線４１は、ＭＡ電圧Ｖｉｎが−２０Ｖから＋２０Ｖまで徐々に増加される場合の、ＭＡ電圧Ｖｉｎに対するＭＡ１５の変位を示す。図４において曲線４２は、曲線４１とは逆に、ＭＡ電圧Ｖｉｎが＋２０Ｖから−２０Ｖまで徐々に減少される場合の、ＭＡ電圧Ｖｉｎに対するＭＡ１５の変位を示す。曲線４１及び４２から明らかなように、ＭＡ１５はＭＡ電圧に対してヒステリシス特性を有している。ＭＡ１５のヒステリシスは、電圧の増加または減少が大きいほど大きくなる。このため、シーク動作開始時に大きなＭＡ電圧がＭＡ１５に印加された後、当該ＭＡ１５が目標トラックに近付いたためにＭＡ電圧が低くなると、ＭＡ１５はヒステリシスの影響を大きく受ける。 In general, the MA 15 has a hysteresis characteristic with respect to the MA voltage. FIG. 4 shows an example of the hysteresis characteristic of MA15. In FIG. 4, a curve 41 shows the displacement of MA15 with respect to MA voltage Vin when MA voltage Vin is gradually increased from −20V to + 20V. In FIG. 4, the curve 42 shows the displacement of the MA 15 with respect to the MA voltage Vin when the MA voltage Vin is gradually decreased from +20 V to −20 V, contrary to the curve 41. As is apparent from the curves 41 and 42, the MA 15 has a hysteresis characteristic with respect to the MA voltage. The hysteresis of MA15 increases as the increase or decrease in voltage increases. For this reason, after a large MA voltage is applied to the MA 15 at the start of the seek operation, the MA 15 is greatly affected by hysteresis when the MA voltage becomes low because the MA 15 approaches the target track.
ところが、ＭＡモデル２２３は線形モデルである。このため、ＭＡ１５がヒステリシスの影響を受けた場合、ＭＡ１５の実際のＭＡ変位とＭＡモデル２２３によって推定された変位との間に誤差が生じる。図５は、１トラックシーク動作における時間に対するＭＡ１５の変位（位置）を、推定された変位及び実際の変位のそれぞれについて示す。 However, the MA model 223 is a linear model. For this reason, when MA 15 is affected by hysteresis, an error occurs between the actual MA displacement of MA 15 and the displacement estimated by MA model 223. FIG. 5 shows the displacement (position) of the MA 15 with respect to time in one track seek operation for each of the estimated displacement and the actual displacement.
図５において、曲線５１は、時間に対するＭＡ１５の推定された変位の関係、つまりＭＡ１５がヒステリシス特性を有していないことを前提としてＭＡモデル２２３を適用する場合の当該ＭＡ１５の変位の時間に対する関係を示す。以下の説明では、ＭＡ１５がヒステリシス特性を有していないことを前提とする場合を、単にヒステリシスがない場合と称する。曲線５２は、時間に対するＭＡ１５の実際の変位の関係、つまりＭＡ１５がヒステリシス特性を有している場合の当該ＭＡ１５の変位の時間に対する関係を示す。以下の説明では、ＭＡ１５がヒステリシス特性を有している場合を、単にヒステリシスがある場合と称する。 In FIG. 5, a curve 51 indicates the relationship of the estimated displacement of the MA 15 to time, that is, the relationship of the displacement of the MA 15 to the time when the MA model 223 is applied on the assumption that the MA 15 does not have hysteresis characteristics. Show. In the following description, a case where it is assumed that the MA 15 does not have hysteresis characteristics is simply referred to as a case where there is no hysteresis. A curve 52 shows the relationship of the actual displacement of the MA 15 with respect to time, that is, the relationship of the displacement of the MA 15 with respect to time when the MA 15 has hysteresis characteristics. In the following description, the case where the MA 15 has a hysteresis characteristic is simply referred to as a case where there is hysteresis.
図５から明らかなように、ＭＡ１５の推定された変位と実際の変位との間に、ヒステリシスの影響で差（位置誤差）が生じる。つまり、ＭＡ１５を用いたシーク動作（１トラックシーク動作）では、当該シーク動作の開始時にＭＡ１５に大電圧がかかるため、ヘッド１２が目標トラックに位置付けられる定常状態へ移行する際に、ヒステリシスの影響による位置誤差が生じる。このために、１トラックシーク動作において、図３において曲線３３で示すように、ヘッド１２が目標トラックからずれるオフトラック状態が発生する。このため、ヘッド１２を高速で目標トラックに位置付けることが難しい。 As is apparent from FIG. 5, a difference (position error) occurs between the estimated displacement of the MA 15 and the actual displacement due to the influence of hysteresis. That is, in the seek operation using the MA 15 (one-track seek operation), a large voltage is applied to the MA 15 at the start of the seek operation. Therefore, when the head 12 shifts to a steady state where the head 12 is positioned on the target track, A position error occurs. For this reason, in a one-track seek operation, an off-track state occurs in which the head 12 deviates from the target track, as indicated by a curve 33 in FIG. For this reason, it is difficult to position the head 12 on the target track at high speed.
そこで第１の実施形態では、ＭＡ１５を利用して１トラックシーク動作（つまり短距離シーク動作）を実行する場合に、ヒステリシスの影響による位置誤差を減らすための構成を適用する。この構成について説明する。 Therefore, in the first embodiment, when a one-track seek operation (that is, a short distance seek operation) is performed using the MA 15, a configuration for reducing a position error due to the influence of hysteresis is applied. This configuration will be described.
第１の実施形態では、１トラックシーク動作において、ＭＡ１５がＶＣＭＡ１４よりも先に目標トラックに到達した後ＭＡ電圧（つまりＭＡ１５の変位）が単調に減少する期間、ＶＣＭＡ１４の位置（変位）が単調に変化（ここでは増加）することが利用される。具体的には、ヒステリシスの影響が、ＭＡ１５が線形モデルに従って駆動すると仮定した状態からのＭＡ電圧の遅れとして捉えられる。ＭＡ電圧の遅れは、当該ＭＡ電圧とＭＡ１５の変位との関係から、ＭＡ１５の変位の遅れとして現れる。したがって、ヒステリシスの影響を、ＭＡ電圧をＭＡ１５の変位に換算した場合における、当該ＭＡ１５の変位の遅れと捉えることも可能である。 In the first embodiment, in the one-track seek operation, the position (displacement) of the VCMA 14 monotonously during a period in which the MA voltage (that is, the displacement of the MA 15) monotonously decreases after the MA 15 reaches the target track before the VCMA 14. Changing (increasing here) is used. Specifically, the influence of hysteresis is taken as the delay of the MA voltage from the state assumed that the MA 15 is driven according to the linear model. The delay of the MA voltage appears as a delay of the displacement of the MA 15 from the relationship between the MA voltage and the displacement of the MA 15. Therefore, the influence of hysteresis can be regarded as a delay in the displacement of the MA 15 when the MA voltage is converted into the displacement of the MA 15.
以下、ヒステリシスの影響を、ＭＡ電圧（ＭＡ１５の変位）の遅れと捉えることの意義について、図６及び図７を参照して説明する。
図６は、ヒステリシスがある場合のＭＡ電圧Ｖｉｎに対するＭＡ１５の変位をヒステリシスがない場合のＭＡ電圧Ｖｉｎに対するＭＡ１５の変位と対比して示す。図６において、曲線６１及び６２は、それぞれ図４における曲線４１及び４２に相当する。但し、図６では、ＭＡ電圧Ｖｉｎが負電圧の範囲は省略されている。直線６０は、ヒステリシスがない場合のＭＡ電圧Ｖｉｎに対するＭＡ１５の変位を示す。
Hereinafter, the significance of capturing the influence of hysteresis as the delay of the MA voltage (displacement of MA15) will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 shows the displacement of MA15 with respect to MA voltage Vin with hysteresis as compared to the displacement of MA15 with respect to MA voltage Vin without hysteresis. In FIG. 6, curves 61 and 62 correspond to curves 41 and 42 in FIG. 4, respectively. However, in FIG. 6, the range where the MA voltage Vin is a negative voltage is omitted. A straight line 60 shows the displacement of MA15 with respect to MA voltage Vin when there is no hysteresis.
図７は、ヒステリシスがない場合（前者）とヒステリシスがある場合（後者）のそれぞれにおける、時間に対するＭＡ１５の変位（ＭＡ１５の相対位置）を示す。図７において、直線７１は前者における時間に対するＭＡ１５の変位（つまり、ＭＡ１５の推定された変位）を示す。曲線７２は後者における時間に対するＭＡ１５の変位（つまり、ＭＡ１５の実際の変位）を示す。 FIG. 7 shows the displacement of MA15 (relative position of MA15) with respect to time when there is no hysteresis (the former) and when there is hysteresis (the latter). In FIG. 7, a straight line 71 indicates the displacement of MA 15 with respect to time in the former (that is, the estimated displacement of MA 15). Curve 72 shows the displacement of MA15 with respect to time in the latter (ie, the actual displacement of MA15).
ここで、ＭＡ１５が先に目標トラックに到達し、その際にＶＣＭＡ１４は目標トラックへ向かって移動している最中であるものとする。ＭＡ１５の変位が「１」となって、当該ＭＡ１５が目標トラックに到達した際の、直線６０、曲線６２、直線７１及び曲線７２上の点をＰ１とし、その時点ｔを０とする。この時点ｔ＝０におけるＭＡ電圧は前述したように大電圧であり、以後ＭＡ電圧は時間ｔの経過と共に徐々に小さくなる。その理由は、ＶＣＭＡ１４が目標トラックへ近付くためである（図３参照）。ＭＡ電圧が徐々に小さくなると、ＭＡ１５の変位は点Ｐ１（時点ｔ＝０）での変位から時間ｔの経過と共に単調に減少する。 Here, it is assumed that the MA 15 reaches the target track first and the VCMA 14 is moving toward the target track at that time. A point on the straight line 60, the curve 62, the straight line 71, and the curve 72 when the displacement of the MA 15 reaches “1” and the MA 15 reaches the target track is set to P1, and the time t is set to 0. The MA voltage at this time t = 0 is a large voltage as described above, and thereafter the MA voltage gradually decreases with the elapse of time t. The reason is that the VCMA 14 approaches the target track (see FIG. 3). As the MA voltage gradually decreases, the displacement of MA15 monotonously decreases with the passage of time t from the displacement at point P1 (time point t = 0).
やがて、ＭＡ電圧Ｖｉｎがδとなった時点ｔ１で、ヒステリシスがない場合におけるＭＡ１５の変位（つまり、図６の直線６０上及び図７の直線７１上の点Ｐ２における推定された変位）がαとなったものとする。しかし、ヒステリシスがある場合、ＭＡ電圧がδであっても、ＭＡ１５の変位（つまり実際の変位）は、図６の曲線６２上及び図７の曲線７２上の点Ｐ２’における変位βとして現れる。このように、ヒステリシスがある場合とヒステリシスがない場合とで、ＭＡ１５の変位がβ−αだけ異なる。このβ−αが、ヒステリシスの影響による位置誤差となる。 Eventually, at the time t1 when the MA voltage Vin becomes δ, the displacement of the MA 15 when there is no hysteresis (that is, the estimated displacement at the point P2 on the straight line 60 in FIG. 6 and the straight line 71 in FIG. 7) is α. Suppose that However, if there is hysteresis, even if the MA voltage is δ, the displacement of MA15 (that is, the actual displacement) appears as a displacement β at point P2 'on curve 62 in FIG. 6 and curve 72 in FIG. Thus, the displacement of MA15 differs by β−α between the case with hysteresis and the case without hysteresis. This β−α becomes a position error due to the influence of hysteresis.
時点ｔ１以後も１トラックシーク動作が続き、ＶＣＭＡ１４が目標トラックにより近付くと、ＭＡ電圧は更に減少する。前述したように、１トラックシーク動作においてＭＡ１５が目標トラックに到達した後ＭＡ電圧（ＭＡ１５の変位）が単調に減少する期間、ＶＣＭＡ１４の位置は単調に増加する。このため、時点ｔ１より後の時点でＭＡ１５の実際の変位がαとなる。ここでは、ＭＡ電圧Ｖｉｎがε（ε＜δ）まで低下した時点ｔ２（ｔ２＞ｔ１）で、図６の曲線６２上及び図７の曲線７２上の点Ｐ３におけるＭＡ１５の実際の変位がαとなったものとする。つまり、時点ｔ１で必要なＭＡ１５の実際の変位α及び当該変位αのために必要なＭＡ電圧ε（Ｖｉｎ＝ε）は、時点ｔ１よりも時間ｔ２−ｔ１だけ遅れた時点ｔ２で取得される。 The one-track seek operation continues after time t1, and when the VCMA 14 approaches the target track, the MA voltage further decreases. As described above, the position of the VCMA 14 monotonously increases during the period in which the MA voltage (displacement of the MA 15) monotonously decreases after the MA 15 reaches the target track in the one-track seek operation. For this reason, the actual displacement of the MA 15 becomes α at a time point after the time point t1. Here, at the time t2 (t2> t1) when the MA voltage Vin decreases to ε (ε <δ), the actual displacement of the MA 15 at the point P3 on the curve 62 in FIG. 6 and the curve 72 in FIG. Suppose that That is, the actual displacement α of the MA 15 required at the time point t1 and the MA voltage ε (Vin = ε) necessary for the displacement α are acquired at the time point t2 delayed by the time t2-t1 from the time point t1.
このようにヒステリシスがある場合、時点ｔ１で必要なＭＡ１５の変位αが時点ｔ１よりも時間ｔ２−ｔ１だけ遅れて取得される。よってヒステリシスの影響を、図７に示すように、ＭＡ１５の変位の遅れと捉えることができる。また、変位αのために必要なＭＡ電圧εも、時点ｔ１よりも時間ｔ２−ｔ１だけ遅れた時点ｔ２で取得される。したがって、ヒステリシスの影響を、ＭＡ電圧Ｖｉｎの遅れと捉えることもできる。つまり、ヒステリシスがあると、ＭＡ１５の変位及びＭＡ電圧に遅れが生じると見なすことができる。 When there is hysteresis as described above, the displacement α of the MA 15 necessary at the time point t1 is acquired with a delay of time t2-t1 from the time point t1. Therefore, the influence of hysteresis can be regarded as a displacement delay of MA 15 as shown in FIG. Further, the MA voltage ε necessary for the displacement α is also acquired at time t2 that is delayed by time t2−t1 from time t1. Therefore, the influence of hysteresis can be regarded as a delay of the MA voltage Vin. That is, if there is hysteresis, it can be considered that there is a delay in the displacement of the MA 15 and the MA voltage.
さて、ＭＡ１５の実際の変位αを時点ｔ１で取得するには、図６から明らかなように、ＭＡ１５にＭＡ電圧（操作量ｕM）としてεが与えられる必要がある。ＭＡ電圧εは、ヒステリシスがない場合におけるＭＡ１５の変位γに対応する。しかし、ヒステリシスがない場合、時点ｔ１では、上述のようにＭＡ１５にＭＡ電圧（操作量ｕM）δが与えられ、その結果ＭＡ１５の実際の変位はβとなる。 In order to obtain the actual displacement α of the MA 15 at the time point t1, as is apparent from FIG. 6, ε needs to be given to the MA 15 as the MA voltage (operation amount u M ). The MA voltage ε corresponds to the displacement γ of the MA 15 when there is no hysteresis. However, when there is no hysteresis, at the time t1, the MA voltage (operation amount u M ) δ is given to the MA 15 as described above, and as a result, the actual displacement of the MA 15 becomes β.
時点ｔ１でＭＡ１５に与えられるδがεに補正されるためには、ＭＡ電圧ε−δが取得されればよい。また、時点ｔ１で必要とするＭＡ１５の変位がαからγに補正されるためには、変位γ−αが取得されればよい。ヒステリシスがない場合、変位γを取得するためにＭＡ１５にＭＡ電圧εが与えられるのは、上述したように時点ｔ２である。このとき、実際の変位はαとなる。よって、ＭＡ電圧ε−δ及びＭＡ１５の変位γ−αを、ヒステリシスによる時点ｔ１からの時間ｔ２−ｔ１の遅れと捉えることができる。 In order for δ given to the MA 15 at time t1 to be corrected to ε, the MA voltage ε−δ may be acquired. Further, in order to correct the displacement of the MA 15 required at the time point t1 from α to γ, the displacement γ−α may be acquired. When there is no hysteresis, the MA voltage ε is given to the MA 15 to obtain the displacement γ at the time t2 as described above. At this time, the actual displacement is α. Therefore, the MA voltage ε-δ and the displacement γ-α of the MA 15 can be regarded as a delay of the time t2-t1 from the time point t1 due to hysteresis.
そこで第１の実施形態では、このヒステリシスの影響を減らすため、ヒステリシスによる遅れに相当する未来のＭＡ電圧（ＭＡ１５の変位）、つまり未来の相対位置誤差が推定される。上述の例では、未来のＭＡ電圧はεであり、未来のＭＡ１５の変位はγであり、ヒステリシスによる遅れに相当するＭＡ電圧はε−δであり、ヒステリシスによる遅れに相当するＭＡ１５の変位はγ−αである。また、第１の実施形態では、推定された未来のＭＡ電圧（ＭＡ１５の変位）に相当する操作量ｕM（ＭＡ電圧）がＭＡ１５に加わるよう、ヒステリシスによる遅れに相当する操作量がＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２によって生成される操作量に加算される。この加算された操作量が、操作量ｕM（ＭＡ電圧）としてＭＡ１５に与えられる。 Therefore, in the first embodiment, in order to reduce the influence of this hysteresis, the future MA voltage (displacement of MA15) corresponding to the delay due to hysteresis, that is, the future relative position error is estimated. In the above example, the future MA voltage is ε, the displacement of the future MA15 is γ, the MA voltage corresponding to the delay due to hysteresis is ε−δ, and the displacement of the MA15 corresponding to the delay due to hysteresis is γ. -Α. Further, in the first embodiment, the operation amount corresponding to the delay due to hysteresis is set to the MA controller so that the operation amount u M (MA voltage) corresponding to the estimated future MA voltage (displacement of MA15) is applied to MA15. C M (s)) 222 is added to the operation amount generated. The added operation amount is given to the MA 15 as an operation amount u M (MA voltage).
次に、ヒステリシスによる遅れに相当する未来のＭＡ電圧（ＭＡ１５の変位）の推定について、図２及び図７を再び参照して説明する。
ＭＡ電圧、つまり操作量ｕMは、ヘッド１２の移動先のトラック（つまり目標トラック）での位置誤差ｅとＶＣＭＡ１４の位置ｙVとで決まる。ＶＣＭＡ１４の位置ｙVとＭＡ１５の変位ｙMとを加えたヘッド位置yは、ヘッド１２を目標トラックの目標位置に保つには一定である必要がある。このことは、ＶＣＭＡ１４の未来の位置を推定すれば、ＭＡ１５の未来の変位（またはＭＡ電圧）が推定可能なことを示す。
Next, estimation of the future MA voltage (displacement of MA15) corresponding to the delay due to hysteresis will be described with reference to FIGS. 2 and 7 again.
The MA voltage, that is, the operation amount u M is determined by the position error e on the track to which the head 12 is moved (that is, the target track) and the position y V of the VCMA 14. Position y V and the head position y plus the displacement yM of MA15 of VCMA14 is to keep the head 12 at a target position of the target track must be constant. This indicates that if the future position of the VCMA 14 is estimated, the future displacement (or MA voltage) of the MA 15 can be estimated.
そこで第１の実施形態では、ヒステリシスによる遅れに相当するＭＡ１５の未来の変位（またはＭＡ電圧）を推定するために、ＶＣＭＡ１４の未来の位置が推定される。そのため、図２に示されるように、コントローラ２０内に、フィルタ（Ｑ(s)）２２６、加算器２２７及びスイッチ２２８が追加される。 Therefore, in the first embodiment, the future position of the VCMA 14 is estimated in order to estimate the future displacement (or MA voltage) of the MA 15 corresponding to the delay due to hysteresis. Therefore, as shown in FIG. 2, a filter (Q (s)) 226, an adder 227, and a switch 228 are added in the controller 20.
フィルタ２２６は、ＶＣＭＡ（ＰV(s)）１４の出力を当該フィルタ２２６に通すことで、ＶＣＭＡ１４の未来の位置を推定する。フィルタ２２６はまた、ＶＣＭＡ１４の推定された未来の位置から、ＭＡ１５の未来の変位（またはＭＡ電圧）に相当する操作量を推定する。 The filter 226 estimates the future position of the VCMA 14 by passing the output of the VCMA (P V (s)) 14 through the filter 226. The filter 226 also estimates an operation amount corresponding to the future displacement (or MA voltage) of the MA 15 from the estimated future position of the VCMA 14.
加算器２２７は、ＭＡ１５の制御ループに備えられている。加算器２２７は、フィルタ２２６の出力（つまりＭＡ１５の未来の変位またはＭＡ電圧に相当する操作量）を、ＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２によって生成された操作量に加算する。スイッチ２２８は、所定のシーク動作の開始時にオン状態（第１の状態）設定される。スイッチ２２８は、オン状態に設定されている期間、フィルタ２２６から加算器２２７に有効な出力が伝達されるのを許可する。第１の実施形態において、所定のシーク動作は１トラックシーク動作である。 The adder 227 is provided in the control loop of the MA 15. The adder 227 adds the output of the filter 226 (that is, the operation amount corresponding to the future displacement of the MA 15 or the MA voltage) to the operation amount generated by the MA controller (C M (s)) 222. The switch 228 is set to an on state (first state) at the start of a predetermined seek operation. The switch 228 permits a valid output to be transmitted from the filter 226 to the adder 227 during the period in which the switch 228 is set to the on state. In the first embodiment, the predetermined seek operation is a one-track seek operation.
ＶＣＭＡ１４の未来の位置の推定には、例えば、現在のＶＣＭＡ１４の位置ｙVとＶＣＭ速度とが用いられる。ＶＣＭ速度は、ＶＣＭＡ１４の位置の変化量を表す。フィルタ（Ｑ(s)）２２６は、このＶＣＭ速度に所定の係数ｐを乗じた値に現在のＶＣＭＡ１４の位置ｙVを加算することで、ＶＣＭＡ１４の未来の位置を推定し、ヒステリシスによる遅れに相当するＭＡの変位またはＭＡ電圧に相当する操作量を計算する。係数ｐは、どの程度未来の位置を推定するかの指標である。ＶＣＭ速度（つまりＶＣＭＡ１４の速度）は、例えば、ＶＣＭＡ１４の位置を微分することによって取得できる。このためフィルタ（Ｑ(s)）２２６に微分器を持たせることで、ＶＣＭＡ１４の位置からＶＣＭ速度が得られる。 For example, the current position y V of the VCMA 14 and the VCM speed are used to estimate the future position of the VCMA 14. The VCM speed represents the amount of change in the position of the VCMA 14. The filter (Q (s)) 226 estimates the future position of the VCMA 14 by adding the position y V of the current VCMA 14 to a value obtained by multiplying the VCM speed by a predetermined coefficient p, which corresponds to a delay due to hysteresis. The operation amount corresponding to the displacement of the MA or the MA voltage is calculated. The coefficient p is an index of how much the future position is estimated. The VCM speed (that is, the speed of the VCMA 14) can be obtained by differentiating the position of the VCMA 14, for example. Therefore, the VCM speed can be obtained from the position of the VCMA 14 by providing the filter (Q (s)) 226 with a differentiator.
係数ｐはヒステリシスによるＭＡ１５の変位の遅れとＶＣＭＡ１４の速度に依存するため一定ではない。そこで第１の実施形態では、事前に平均的な遅れ時間に相当する値が係数ｐとして設定される。平均的な遅れ時間は、例えば、ヒステリシスによるＭＡ１５の変位の遅れをＶＣＭ速度で除することにより算出される。なお、ＭＡ１５のヒステリシス特性とシーク動作（１トラックシーク動作）時のＶＣＭＡ１４の速度を測定して、その測定結果が設定されたテーブルがＦＲＯＭ２３ａに格納される構成としてもよい。また、このテーブルが、ＦＲＯＭ２３ａに格納されているファームウェアに設定されていても構わない。 The coefficient p is not constant because it depends on the delay in displacement of the MA 15 due to hysteresis and the speed of the VCMA 14. Therefore, in the first embodiment, a value corresponding to the average delay time is set in advance as the coefficient p. The average delay time is calculated by, for example, dividing the MA15 displacement delay due to hysteresis by the VCM speed. Note that the hysteresis characteristic of MA 15 and the speed of VCMA 14 during a seek operation (one track seek operation) are measured, and a table in which the measurement result is set may be stored in FROM 23a. Further, this table may be set in the firmware stored in the FROM 23a.
ここで、上記第１の実施形態の第１の変形例について説明する。
図８は、上記第１の実施形態の第１の変形例で適用されるサーボコントローラ２２の構成を示すブロック図である。図８において、図２と等価な要素には同一参照符号を付してある。
Here, a first modification of the first embodiment will be described.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the servo controller 22 applied in the first modification of the first embodiment. 8, elements equivalent to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
図８に示すサーボコントローラ２２は、状態オブザーバ（Ｂ）２２９を備えている。状態オブザーバ（Ｂ）２２９は、ＶＣＭＡモデルを有しており、当該ＶＣＭＡモデルと、ＶＣＭＡコントローラ２２５の出力ｕV（つまりＶＣＭＡ１４の入力）、ＭＡモデル（Ｅ）２２３によって推定されたＭＡ１５の変位及びヘッド１２の位置（ヘッド位置）とに基づいて、ＶＣＭＡ１４の位置、速度及び加速度を推定する。上記ヘッド１２の位置には、ヘッド位置ｙ、つまりＲＤＣ１９によって検出されたヘッド位置ｙが用いられる。 The servo controller 22 shown in FIG. 8 includes a state observer (B) 229. State observer (B) 229 has a VCMA model, the VCMA model and, (input that is VCMA 14) output u V of VCMA controller 225, the displacement and the head of the MA15 estimated by MA model (E) 223 Based on the position of 12 (head position), the position, speed and acceleration of the VCMA 14 are estimated. As the position of the head 12, the head position y, that is, the head position y detected by the RDC 19 is used.
第１の変形例では、上述したＶＣＭＡ１４の未来の位置の推定に用いられるＶＣＭＡ１４の速度として、状態オブザーバ２２９によって推定された当該ＶＣＭＡ１４の速度が用いられる。つまり状態オブザーバ２２９によって推定されたＶＣＭＡ１４の速度が、フィルタ２２６に入力される。しかし、ＶＣＭＡ１４の速度は前述したように、ＶＣＭＡ１４の位置を微分することによって取得できる。そこで、フィルタ２２６が、状態オブザーバ２２９によって推定されたＶＣＭＡ１４の位置を微分する微分器を備えていてもよい。この場合、状態オブザーバ２２９によって推定されたＶＣＭＡ１４の速度は、必ずしもフィルタ２２６に入力される必要はない。 In the first modification, the speed of the VCMA 14 estimated by the state observer 229 is used as the speed of the VCMA 14 used for estimating the future position of the VCMA 14 described above. That is, the speed of the VCMA 14 estimated by the state observer 229 is input to the filter 226. However, the speed of the VCMA 14 can be obtained by differentiating the position of the VCMA 14 as described above. Therefore, the filter 226 may include a differentiator that differentiates the position of the VCMA 14 estimated by the state observer 229. In this case, the speed of the VCMA 14 estimated by the state observer 229 is not necessarily input to the filter 226.
次に、上記第１の実施形態の第２の変形例について説明する。
図９は、上記第１の実施形態の第２の変形例で適用されるサーボコントローラ２２の構成を示すブロック図である。図９において、図２及び図８と等価な要素には同一参照符号を付してある。
Next, a second modification of the first embodiment will be described.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the servo controller 22 applied in the second modification of the first embodiment. 9, elements equivalent to those in FIGS. 2 and 8 are denoted by the same reference numerals.
図９に示すサーボコントローラ２２の特徴は、減算器２２１による位置誤差ｅの算出に用いられるヘッド位置として、ＲＤＣ１９により検出されたヘッド位置ｙに代えて、状態オブザーバ（Ｂ）２２９によって推定されたヘッド位置が用いられる点にある。 The servo controller 22 shown in FIG. 9 is characterized in that the head estimated by the state observer (B) 229 is used instead of the head position y detected by the RDC 19 as the head position used for calculating the position error e by the subtractor 221. The position is at the point where it is used.
第２の変形例において、状態オブザーバ２２９は、ＶＣＭＡモデルと、ＶＣＭＡコントローラ２２５の出力、ＭＡモデル（Ｅ）２２３によって推定されたＭＡ１５の変位及びヘッド位置ｙとに基づいて、ＶＣＭＡ１４の位置、速度及び加速度（つまりＶＣＭＡ１４の推定された状態）を推定する。状態オブザーバ２２９は更に、上記推定されたＶＣＭＡ１４の位置と上記上記推定されたＭＡ１５の変位とを加算することで、ヘッド１２の位置を推定する。 In the second modified example, the state observer 229 determines the position, speed, and position of the VCMA 14 based on the VCMA model, the output of the VCMA controller 225, the displacement of the MA 15 estimated by the MA model (E) 223, and the head position y. The acceleration (ie, the estimated state of the VCMA 14) is estimated. The state observer 229 further estimates the position of the head 12 by adding the estimated position of the VCMA 14 and the estimated displacement of the MA 15.
第２の変形例では、状態オブザーバ２２９によって推定されたＶＣＭＡ１４の位置または速度の少なくとも一方を含む、ＶＣＭＡ１４の推定された状態が、フィルタ（Ｑ(s)）２２６に入力される。状態オブザーバ２２９によって推定されたヘッド位置は、ＲＤＣ１９によって検出されたヘッド位置ｙに代えて、減算器２２１に入力される。 In the second modification, the estimated state of the VCMA 14 including at least one of the position or velocity of the VCMA 14 estimated by the state observer 229 is input to the filter (Q (s)) 226. The head position estimated by the state observer 229 is input to the subtracter 221 instead of the head position y detected by the RDC 19.
前述したように、ＶＣＭＡ１４の速度は、ＶＣＭＡ１４の位置を微分することによって取得できる。そこで、フィルタ２２６が、状態オブザーバ２２９によって推定されたＶＣＭＡ１４の位置を微分する微分器を備えていてもよい。この場合、フィルタ２２６に入力されるＶＣＭＡ１４の推定された状態に、ＶＣＭＡ１４の推定された速度が含まれている必要はない。 As described above, the speed of the VCMA 14 can be obtained by differentiating the position of the VCMA 14. Therefore, the filter 226 may include a differentiator that differentiates the position of the VCMA 14 estimated by the state observer 229. In this case, the estimated state of VCMA 14 input to filter 226 need not include the estimated speed of VCMA 14.
また、ＶＣＭＡ１４の未来の位置は、ＶＣＭＡ１４の速度と加速度からも推定可能である。そこで、フィルタ２２６が、状態オブザーバ２２９によって推定されたＶＣＭＡ１４の速度に例えば乗算器によって係数ｑを乗じたものと、状態オブザーバ２２９によって推定されたＶＣＭＡ１４の加速度に例えば乗算器によって係数ｍを乗じたものとの和をとることにより、ＶＣＭＡ１４の未来の位置を推定してもよい。係数ｑは上記係数ｐと同様に、どの程度未来の位置を推定するかの指標であり、例えば上述の平均的な遅れ時間である。係数ｍは、推定する未来の時間までの加速度の寄与を示す指標である。 Further, the future position of the VCMA 14 can be estimated from the speed and acceleration of the VCMA 14. Therefore, the filter 226 multiplies the speed of the VCMA 14 estimated by the state observer 229 by a coefficient q, for example, by a multiplier, and the acceleration of the VCMA 14 estimated by the state observer 229, for example, by a coefficient m by a multiplier. The future position of the VCMA 14 may be estimated by taking the sum of. Like the coefficient p, the coefficient q is an index of how much the future position is estimated, for example, the above-described average delay time. The coefficient m is an index indicating the contribution of acceleration to the future time to be estimated.
次に、第１の実施形態で適用される、サーボコントローラ２２の制御によるシーク動作の手順について、図１０のフローチャートを参照して説明する。なお、この手順は、第１の実施形態の第１の変形例及び第２の変形例においても同様に適用される。 Next, the procedure of the seek operation by the control of the servo controller 22 applied in the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This procedure is similarly applied to the first modification and the second modification of the first embodiment.
今、ヘッド１２がトラックＴに位置付けられているオントラック状態にあるものとする。この状態で、例えばホストコンピュータ２１からサーボコントローラ２２にシーク命令が発行されたものとする。するとサーボコントローラ２２は、ヘッド１２をシーク命令で指定された目標トラックに移動するためのシーク動作を開始する。 It is assumed that the head 12 is in an on-track state where the head 12 is positioned on the track T. In this state, for example, it is assumed that a seek command is issued from the host computer 21 to the servo controller 22. Then, the servo controller 22 starts a seek operation for moving the head 12 to the target track designated by the seek command.
まずサーボコントローラ２２は、現在ヘッド１２が位置しているトラックＴから目標トラックにヘッド１２を移動するのに必要なシーク距離が１トラック（１トラック幅）であるかを判定する（ステップ８０１）。ここでは、目標トラックが、トラックＴに隣接するトラックＴ＋１であり、したがってシーク距離は１トラックであるものとする。 First, the servo controller 22 determines whether or not the seek distance required to move the head 12 from the track T where the head 12 is currently located to the target track is one track (one track width) (step 801). Here, it is assumed that the target track is the track T + 1 adjacent to the track T, and therefore the seek distance is one track.
このように、シーク距離が１トラックであるならば（ステップ８０１のＹＥＳ）、つまり１トラックシーク動作であるならば、サーボコントローラ２２は切り替え制御手段として機能して、スイッチ２２８をオンする（ステップ８０２）。するとサーボコントローラ２２では、フィルタ（Ｑ(s)）２２６によって推定されたヒステリシスによる遅れに相当するＭＡ１５の変位またはＭＡ電圧に相当する操作量が、スイッチ２２８を介して加算器２２７に入力される。 Thus, if the seek distance is one track (YES in step 801), that is, if the one-track seek operation is performed, the servo controller 22 functions as a switching control unit and turns on the switch 228 (step 802). ). Then, in the servo controller 22, the displacement of MA 15 corresponding to the delay due to hysteresis estimated by the filter (Q (s)) 226 or the operation amount corresponding to the MA voltage is input to the adder 227 via the switch 228.
加算器２２７には、ＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２によって生成された操作量も入力される。加算器２２７は、ＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２によって生成された操作量に、フィルタ（Ｑ(s)）２２６によって推定されたＭＡ１５のヒステリシスによる遅れに相当する変位またはＭＡ電圧に相当する操作量が加算される。この加算器２２７の加算結果が操作量ｕVとしてＭＡ１５に与えられる。これにより、ＭＡ１５の実際の変位とＭＡモデル２２３によって推定されたＭＡ１５の変位との誤差を低減することができる。つまり、ＭＡ１５のヒステリシスの影響によってヘッド１２を目標トラックに位置付ける際の誤差を低減することができる。 The operation amount generated by the MA controller (C M (s)) 222 is also input to the adder 227. The adder 227 corresponds to the operation amount generated by the MA controller (C M (s)) 222 and the displacement or MA voltage corresponding to the delay due to the hysteresis of the MA 15 estimated by the filter (Q (s)) 226. The operation amount is added. The addition result of the adder 227 is given to the MA 15 as the operation amount u V. Thereby, the error between the actual displacement of MA 15 and the displacement of MA 15 estimated by MA model 223 can be reduced. That is, an error in positioning the head 12 on the target track due to the influence of the hysteresis of the MA 15 can be reduced.
サーボコントローラ２２はスイッチ２２８をオンすると（ステップ８０２）、検出手段として機能して、カウントＮを初期値０に設定する（ステップ８０３）。そしてサーボコントローラ２２は、カウントＮを１インクリメントする（ステップ８０４）。カウントＮは、ＶＣＭＡ１４の速度（ＶＣＭＡ速度）が閾値（つまり所定の速度）ｆより低い状態が連続するサンプルの数を示すのに用いられる。 When the servo controller 22 turns on the switch 228 (step 802), the servo controller 22 functions as a detection unit and sets the count N to an initial value 0 (step 803). Then, the servo controller 22 increments the count N by 1 (step 804). The count N is used to indicate the number of consecutive samples in which the speed of the VCMA 14 (VCMA speed) is lower than a threshold value (that is, a predetermined speed) f.
次にサーボコントローラ２２（検出手段）は、ＶＣＭＡ１４の速度が閾値ｆより低いかを判定する（ステップ８０５）。もし、ＶＣＭＡ１４の速度が閾値ｆより低くないならば（ステップ８０５のＮＯ）、サーボコントローラ２２はカウントＮを０にリセットして（ステップ８０６）、ステップ８０４に戻る。 Next, the servo controller 22 (detection means) determines whether the speed of the VCMA 14 is lower than the threshold value f (step 805). If the speed of the VCMA 14 is not lower than the threshold f (NO in Step 805), the servo controller 22 resets the count N to 0 (Step 806) and returns to Step 804.
これに対し、ＶＣＭＡ１４の速度が閾値ｆより低いならば（ステップ８０５のＹＥＳ）、サーボコントローラ２２は、カウントＮが閾値ｇより大きいかを判定する（ステップ８０７）。もし、カウントＮが閾値ｇより大きくないならば（ステップ８０７のＮＯ）、サーボコントローラ２２は、ＶＣＭＡ１４の速度が閾値ｆより低い状態が連続するサンプル数は、ｇを超えていないと判定する。この場合、サーボコントローラ２２はステップ８０４に戻る。 On the other hand, if the speed of the VCMA 14 is lower than the threshold f (YES in step 805), the servo controller 22 determines whether the count N is larger than the threshold g (step 807). If the count N is not greater than the threshold value g (NO in step 807), the servo controller 22 determines that the number of consecutive samples in which the speed of the VCMA 14 is lower than the threshold value f does not exceed g. In this case, the servo controller 22 returns to step 804.
これに対し、カウントＮが閾値ｇより大きいならば（ステップ８０７のＹＥＳ）、サーボコントローラ２２（検出手段）は、ＶＣＭＡ１４の速度が閾値ｆより低い状態が連続するサンプル数は、ｇを超えたと判定する。つまりサーボコントローラ２２（検出手段）は、ＶＣＭＡ１４の速度がｇサンプル連続して閾値ｆより低くなる特定状態を検出する。この場合、サーボコントローラ２２は、ＭＡ１５よりも遅れて移動するＶＣＭＡ１４が目標トラックに安定して到達しているものと判定する。すると、サーボコントローラ２２は切り替え制御手段として機能して、スイッチ２２８をオフする（ステップ８０８）。これによりフィルタ２２６から加算器２２７に有効な出力が伝達されるのが抑止され、シーク動作（１トラックシーク動作）は終了する。 On the other hand, if the count N is larger than the threshold value g (YES in step 807), the servo controller 22 (detection means) determines that the number of samples in which the speed of the VCMA 14 is lower than the threshold value f has exceeded g. To do. That is, the servo controller 22 (detection means) detects a specific state in which the speed of the VCMA 14 is continuously lower than the threshold value f by g samples. In this case, the servo controller 22 determines that the VCMA 14 that moves later than the MA 15 has stably reached the target track. Then, the servo controller 22 functions as a switching control means and turns off the switch 228 (step 808). As a result, transmission of a valid output from the filter 226 to the adder 227 is suppressed, and the seek operation (one-track seek operation) ends.
一方、シーク距離が１トラックでないならば（ステップ８０１のＮＯ）、つまり１トラックシーク動作でないならば、サーボコントローラ２２は、通常のシーク動作の制御を実行する（ステップ８０９）。通常のシーク動作では、スイッチ２２８はオフ状態にある。この場合、サーボコントローラ２２は、先行技術と同様に、ＶＣＭＡ１４及びＭＡ１５に関し、非干渉系として機能する。 On the other hand, if the seek distance is not one track (NO in step 801), that is, if the one-track seek operation is not performed, the servo controller 22 executes normal seek operation control (step 809). In a normal seek operation, the switch 228 is in the off state. In this case, the servo controller 22 functions as a non-interference system with respect to the VCMA 14 and MA 15 as in the prior art.
図１１は、１トラックシーク動作が、上述のようにスイッチ２２８のオン状態で行われた場合の特性を、スイッチ２２８がオフ状態で行われた場合と対比して示す。つまり図１１は、ＭＡ１５のヒステリシスの影響を補償した場合の１トラックシーク動作の特性を、先行技術のように補償しない場合と対比して示す。図１１において、曲線９１１，９１２及び９１３は、補償なしの場合における、それぞれ、時間に対するＶＣＭＡ１４の位置、ＭＡ１５の位置及びヘッド１２の位置を示す。また、曲線９２１，９２２及び９２３は、補償ありの場合における、それぞれ、時間に対するＶＣＭＡ１４の位置、ＭＡ１５の位置及びヘッド１２の位置を示す。また、曲線９３０は時間に対するＶＣＭＡ１４の速度を示す。図１１では、図３と同様に、位置０が１トラックシーク動作開始前にヘッド１２が位置しているトラックＴの位置に対応し、位置１が目標トラックＴ＋１の位置に対応する。なお、図１１では、ＶＣＭＡ１４の速度を示す目盛りは省略されている。 FIG. 11 shows the characteristics when the one-track seek operation is performed in the ON state of the switch 228 as described above in comparison with the case where the switch 228 is performed in the OFF state. That is, FIG. 11 shows the characteristics of the one-track seek operation when the influence of the hysteresis of the MA 15 is compensated as compared with the case where the compensation is not performed as in the prior art. In FIG. 11, curves 911, 912, and 913 indicate the position of the VCMA 14, the position of the MA 15, and the position of the head 12 with respect to time when there is no compensation, respectively. Curves 921, 922, and 923 indicate the position of the VCMA 14, the position of the MA 15, and the position of the head 12 with respect to time when there is compensation. Curve 930 shows the speed of VCMA 14 with respect to time. In FIG. 11, as in FIG. 3, position 0 corresponds to the position of track T where head 12 is positioned before the start of the one-track seek operation, and position 1 corresponds to the position of target track T + 1. In FIG. 11, the scale indicating the speed of the VCMA 14 is omitted.
図１１の特に曲線９１３及び９２３から明らかなように、第１の実施形態によれば、ヘッド１２が目標トラックに高速で移動され、しかも少ない位置誤差で目標トラックに安定して位置付けられる。 As is apparent from the curves 913 and 923 in FIG. 11, according to the first embodiment, the head 12 is moved to the target track at a high speed and is stably positioned on the target track with a small positional error.
上記第１の実施形態では、１トラックシーク動作の場合に、スイッチ２２８がオンされて、フィルタ２２６の出力がＭＡコントローラ２２２の入力に加算される。つまり１トラックシーク動作の場合に、ヒステリシスの影響が補償される。しかし、ヘッド１２の移動距離（シーク距離）がＭＡ１５の駆動可能な範囲に収まるならば、シーク距離が１トラックを超えるシーク動作にも適用可能である。また、図２において、フィルタ２２６及びスイッチ２２８の位置が逆で合っても構わない。つまりスイッチ２２８が、フィルタ２２６の入力側に配置されていても構わない。 In the first embodiment, in the case of a one-track seek operation, the switch 228 is turned on and the output of the filter 226 is added to the input of the MA controller 222. That is, the effect of hysteresis is compensated in the case of a one-track seek operation. However, if the moving distance (seek distance) of the head 12 is within the range in which the MA 15 can be driven, the present invention can be applied to a seek operation in which the seek distance exceeds one track. In FIG. 2, the positions of the filter 226 and the switch 228 may be reversed. That is, the switch 228 may be arranged on the input side of the filter 226.
［第２の実施形態］
次に第２の実施形態に係る磁気ディスク装置におけるサーボコントローラついて説明する。
第２の実施形態に係る磁気ディスク装置は、第１の実施形態と同様に、サーボコントローラ２２を含む図１に示す構成を適用するものとする。第２の実施形態が第１の実施形態と相違する点は、サーボコントローラ２２の構成である。
[Second Embodiment]
Next, a servo controller in the magnetic disk device according to the second embodiment will be described.
The magnetic disk apparatus according to the second embodiment applies the configuration shown in FIG. 1 including the servo controller 22 as in the first embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the servo controller 22.
図１２は、第２の実施形態で適用されるサーボコントローラ２２の構成を示すブロック図である。図１２において、図２と等価な要素には同一参照符号を付してある。図１２に示すサーボコントローラ２２の特徴は、加算器２２７（図２参照）に相当する加算器２４１がＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２の入力側に備えられていることである。また、フィルタ２２６及びスイッチ２２８の位置は、図２と逆である。しかし、フィルタ２２６及びスイッチ２２８の位置が図２と同一であっても構わない。 FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of the servo controller 22 applied in the second embodiment. In FIG. 12, elements equivalent to those in FIG. The servo controller 22 shown in FIG. 12 is characterized in that an adder 241 corresponding to the adder 227 (see FIG. 2) is provided on the input side of the MA controller (C M (s)) 222. The positions of the filter 226 and the switch 228 are opposite to those in FIG. However, the positions of the filter 226 and the switch 228 may be the same as those in FIG.
第２の実施形態では、フィルタ（Ｑ(s)）２２６は、ＭＡ１５のヒステリシスによる遅れに相当する変位を推定する。この推定された変位が、ＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２に入力される位置誤差ｅに、加算器２４１によって加えられる。 In the second embodiment, the filter (Q (s)) 226 estimates the displacement corresponding to the delay due to the hysteresis of the MA 15. This estimated displacement is added by the adder 241 to the position error e input to the MA controller (C M (s)) 222.
［第３の実施形態］
次に第３の実施形態に係る磁気ディスク装置におけるサーボコントローラついて説明する。
第３の実施形態に係る磁気ディスク装置は、第１の実施形態と同様に、サーボコントローラ２２を含む図１に示す構成を適用するものとする。第３の実施形態が第１の実施形態と相違する点は、サーボコントローラ２２の構成である。
[Third Embodiment]
Next, a servo controller in the magnetic disk device according to the third embodiment will be described.
The magnetic disk device according to the third embodiment applies the configuration shown in FIG. 1 including the servo controller 22 as in the first embodiment. The third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the servo controller 22.
図１３は、第３の実施形態で適用されるサーボコントローラ２２の構成を示すブロック図である。図１２において、図２と等価な要素には同一参照符号を付してある。図１３に示すサーボコントローラ２２の特徴は、ＶＣＭＡ１４及びＭＡ１５の制御に、周知のフィードフォワード（ＦＦ）制御が適用されることである。 FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of the servo controller 22 applied in the third embodiment. In FIG. 12, elements equivalent to those in FIG. A feature of the servo controller 22 shown in FIG. 13 is that a known feedforward (FF) control is applied to the control of the VCMA 14 and MA15.
図１３に示すサーボコントローラ２２は、図２に示す構成に加えて、ＶＣＭＡフィードフォワードコントローラ（ＣFV(s)）２５１、加算器２５２、減算器２５３、ＭＡフィードフォワードコントローラ（ＣFM(s)）２５４、ＭＡフィードフォワードコントローラ（−ＣFM(s)）２５５、及び加算器２５６を備えている。 The servo controller 22 shown in FIG. 13 includes, in addition to the configuration shown in FIG. 2, a VCMA feedforward controller (C FV (s)) 251, an adder 252, a subtractor 253, and an MA feedforward controller (C FM (s)). 254, an MA feedforward controller (-C FM (s)) 255, and an adder 256.
図１３では、ＶＣＭＡ１４及びＭＡ１５のための目標軌道ｒV及びｒMが用いられる。目標軌道ｒV及びｒMは、ヘッド１２を目標トラックに移動させる距離（シーク距離）に対応して設定される。減算器２２１は、第１の実施形態と異なり、目標軌道（第２の目標軌道）ｒVに対するヘッド位置ｙの差分を算出する。減算器２２１の出力は、第１の実施形態と同様に、加算器２２４に与えられる。 In FIG. 13, target trajectories r V and r M for VCMA 14 and MA 15 are used. The target trajectories r V and r M are set corresponding to the distance (seek distance) for moving the head 12 to the target track. Subtractor 221, unlike the first embodiment, calculates the difference between the head position y with respect to the target track (second target trajectory) r V. The output of the subtracter 221 is given to the adder 224 as in the first embodiment.
ＶＣＭフィードフォワードコントローラ（ＣFV(s)）２５１は、目標軌道ｒVに対応するフィードフォワード操作量を生成する。加算器２５２は、この目標軌道ｒVに対応するフィードフォワード操作量をＶＣＭＡコントローラ２２５により生成される操作量（フィードバック操作量）に加算する。加算器２５２の加算結果は、操作量ｕVとしてＶＣＭＡ１４に与えられる。 VCM feedforward controller (C FV (s)) 251 generates a feedforward manipulated variable corresponding to the target trajectory r V. The adder 252 adds the feedforward operation amount corresponding to the target trajectory r V to the operation amount (feedback operation amount) generated by the VCMA controller 225. The addition result of the adder 252 is given to the VCMA 14 as the operation amount u V.
減算器２５３は、目標軌道（第１の目標軌道）ｒMに対するヘッド位置ｙの差分を算出する。減算器２５３の出力は、ＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２に与えられる。
ＭＡフィードフォワードコントローラ（ＣFM(s)）２５４は、目標軌道ｒMに対応するフィードフォワード操作量を生成する。ＭＡフィードフォワードコントローラ（−ＣFM(s)）２５５は、目標軌道ｒVに対応する、ＶＣＭＡ１４の動きに相当するフィードフォワード操作量を生成する。
The subtractor 253 calculates the difference of the head position y with respect to the target trajectory (first target trajectory) r M. The output of the subtracter 253 is given to the MA controller (C M (s)) 222.
MA feed forward controller (C FM (s)) 254 generates a feedforward manipulated variable corresponding to the target trajectory r M. MA feed forward controller (-C FM (s)) 255 corresponds to the target trajectory r V, to generate a feed-forward operation amount corresponding to the movement of VCMA 14.
加算器２５６は、ＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２によって生成される操作量（フィードバック操作量）に、ＭＡフィードフォワードコントローラ２５４及び２５５によってそれぞれ生成されるフィードフォワード操作量を加算する。ＭＡモデル２２３は、第１の実施形態と異なり、加算器２５６の加算結果に基づいてＭＡ１５の変位を推定する。 The adder 256 adds the feedforward operation amounts generated by the MA feedforward controllers 254 and 255 to the operation amount (feedback operation amount) generated by the MA controller (C M (s)) 222. Unlike the first embodiment, the MA model 223 estimates the displacement of the MA 15 based on the addition result of the adder 256.
第２の実施形態では、第１の実施形態と異なって、加算器２５６の加算結果が加算器２２７に与えられる。この加算器２２７には、第１の実施形態と同様に、フィルタ（Ｑ(s)）２２６によって推定されたＭＡ１５の未来の変位またはＭＡ電圧に相当する操作量も与えられる。加算器２２７の加算結果は、第１の実施形態と同様に操作量ｕMとしてＭＡ１５に与えられる。 In the second embodiment, unlike the first embodiment, the addition result of the adder 256 is given to the adder 227. Similarly to the first embodiment, the adder 227 is also provided with an operation amount corresponding to a future displacement or MA voltage of the MA 15 estimated by the filter (Q (s)) 226. The addition result of the adder 227 is given to the MA 15 as the operation amount u M as in the first embodiment.
［第４の実施形態］
次に第４の実施形態に係る磁気ディスク装置におけるサーボコントローラついて説明する。
第４の実施形態に係る磁気ディスク装置は、第１の実施形態と同様に、サーボコントローラ２２を含む図１に示す構成を適用するものとする。第４の実施形態が第１の実施形態と相違する点は、サーボコントローラ２２の構成である。
[Fourth Embodiment]
Next, a servo controller in the magnetic disk device according to the fourth embodiment will be described.
As in the first embodiment, the configuration shown in FIG. 1 including the servo controller 22 is applied to the magnetic disk device according to the fourth embodiment. The fourth embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the servo controller 22.
図１４は、第４の実施形態で適用されるサーボコントローラ２２の構成を示すブロック図である。図１４において、図１２及び図１３と等価な要素には同一参照符号を付してある。図１４に示すサーボコントローラ２２の特徴は、加算器２２７（図２参照）に相当する加算器２４１がＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２の入力側に備えられていることである。 FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the servo controller 22 applied in the fourth embodiment. 14, elements equivalent to those in FIGS. 12 and 13 are denoted by the same reference numerals. The servo controller 22 shown in FIG. 14 is characterized in that an adder 241 corresponding to the adder 227 (see FIG. 2) is provided on the input side of the MA controller (C M (s)) 222.
第４の実施形態では、フィルタ（Ｑ(s)）２２６は、ＭＡ１５のヒステリシスによる遅れに相当する変位を推定する。この推定された変位が、ＭＡコントローラ（ＣM(s)）２２２に入力される減算器２５３の出力に、加算器２４１によって加算される。 In the fourth embodiment, the filter (Q (s)) 226 estimates a displacement corresponding to the delay due to the hysteresis of the MA 15. The estimated displacement is added by the adder 241 to the output of the subtractor 253 input to the MA controller (C M (s)) 222.
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、マイクロアクチュエータのヒステリシス特性に適合したシーク動作を実現できるマイクロアクチュエータを備えた磁気ディスク装置を提供することができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to provide a magnetic disk device including a microactuator that can realize a seek operation adapted to the hysteresis characteristic of the microactuator.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１１…ディスク、１２…ヘッド、１４…ＶＣＭアクチュエータ（ＶＣＭＡ、ＰV(S)）、１５…マイクロアクチュエータ（ＭＡ、ＰM(S)）、１６…ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）、１７…ドライバＩＣ、２０…コントローラ、２１…ホストコントローラ、２２…サーボコントローラ、２３ａ…フラッシュＲＯＭ（ＦＲＯＭ）、２２２…マイクロアクチュエータコントローラ（ＭＡコントローラ、ＣM(s)）、２２３…マイクロアクチュエータモデル（ＭＡモデル、Ｅ、マイクロアクチュエータ推定器）、２２５…ＶＣＭアクチュエータコントローラ（ＶＣＭＡコントローラ、ＣV(s)）、２２６…フィルタ（Ｑ(s)）、２２７…加算器、２２８…スイッチ、２２９…状態オブザーバ（Ｂ）、２４１…加算器。 11 ... disc, 12 ... head, 14 ... VCM actuator (VCMA, P V (S) ), 15 ... microactuator (MA, P M (S) ), 16 ... VCM ( voice coil motor), 17 ... driver IC, DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Controller, 21 ... Host controller, 22 ... Servo controller, 23a ... Flash ROM (FROM), 222 ... Micro actuator controller (MA controller, C M (s)), 223 ... Micro actuator model (MA model, E, micro Actuator estimator), 225 ... VCM actuator controller (VCMA controller, C V (s)), 226 ... Filter (Q (s)), 227 ... Adder, 228 ... Switch, 229 ... State observer (B), 241 ... Adder.
Claims (10)
前記ヘッドを微動させるマイクロアクチュエータと、
前記ＶＣＭアクチュエータ及び前記マイクロアクチュエータを併用して前記ヘッドを目標トラックに移動させるための所定のシーク動作を制御するサーボコントローラとを具備し、
前記サーボコントローラは、
前記目標トラックまたは前記マイクロアクチュエータに対応する第１の目標軌道と前記ヘッドの位置との間の位置誤差に基づいて、前記マイクロアクチュエータを制御するマイクロアクチュエータコントローラと、
前記マイクロアクチュエータに与えられるべき第１の操作量から線形モデルにより前記マイクロアクチュエータの第１の変位を推定するマイクロアクチュエータ推定器と、
前記目標トラックまたは前記ＶＣＭアクチュエータに対応する第２の目標軌道と前記ヘッドの位置及び前記推定された第１の変位から推定される前記ＶＣＭアクチュエータの位置との間の位置誤差に基づいて、前記ＶＣＭアクチュエータを制御するＶＣＭアクチュエータコントローラと、
前記所定のシーク動作における前記ＶＣＭアクチュエータの状態から、前記マイクロアクチュエータのヒステリシスによる前記マイクロアクチュエータの変位の遅れに対応する前記ＶＣＭアクチュエータの位置を推定し、前記推定された位置から前記マイクロアクチュエータの前記遅れの変位である第２の変位を推定するフィルタと、
前記推定された第２の変位または前記推定された第２の変位に対応する第２の操作量を、前記マイクロアクチュエータコントローラの入力または前記マイクロアクチュエータの入力に加算する加算器と
を具備する磁気ディスク装置。 A VCM actuator that coarsely moves the head;
A microactuator for finely moving the head;
A servo controller for controlling a predetermined seek operation for moving the head to a target track using the VCM actuator and the microactuator together;
The servo controller
A microactuator controller for controlling the microactuator based on a position error between a first target trajectory corresponding to the target track or the microactuator and the position of the head;
A microactuator estimator for estimating a first displacement of the microactuator by a linear model from a first manipulated variable to be given to the microactuator;
Based on the position error between the target track or a second target trajectory corresponding to the VCM actuator and the position of the VCM actuator estimated from the position of the head and the estimated first displacement. A VCM actuator controller for controlling the actuator;
The position of the VCM actuator corresponding to a delay in displacement of the microactuator due to the hysteresis of the microactuator is estimated from the state of the VCM actuator in the predetermined seek operation, and the delay of the microactuator from the estimated position A filter for estimating a second displacement which is a displacement of
A magnetic disk comprising: the estimated second displacement or a second operation amount corresponding to the estimated second displacement to an input of the microactuator controller or an input of the microactuator. apparatus.
を更に具備する請求項２記載の磁気ディスク装置。 And a switching control unit that switches the switch to a second state that inhibits transmission of a valid output from the filter to the adder when the end of the predetermined seek operation is detected. Item 3. The magnetic disk device according to Item 2.
前記フィルタは、前記ＶＣＭアクチュエータの速度に所定の係数を乗じることにより、前記ＶＣＭアクチュエータの未来の位置を推定する
請求項１記載の磁気ディスク装置。 The state of the VCM actuator is the speed of the VCM actuator,
The magnetic disk device according to claim 1, wherein the filter estimates a future position of the VCM actuator by multiplying a speed of the VCM actuator by a predetermined coefficient.
前記フィルタは、
前記ＶＣＭアクチュエータの位置を微分することにより前記ＶＣＭアクチュエータの位置を前記ＶＣＭアクチュエータの速度に変換する微分器と、
前記変換された前記ＶＣＭアクチュエータの速度に所定の係数を乗じることにより、前記ＶＣＭアクチュエータの前記推定された位置を算出する乗算器とを具備する
請求項１記載の磁気ディスク装置。 The state of the VCM actuator is the position of the VCM actuator,
The filter is
A differentiator that converts the position of the VCM actuator to the speed of the VCM actuator by differentiating the position of the VCM actuator;
The magnetic disk device according to claim 1, further comprising a multiplier that calculates the estimated position of the VCM actuator by multiplying the converted speed of the VCM actuator by a predetermined coefficient.
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